K-近邻（KNN）算法

Posted 2020-10-19 Zero_zs

　　K-近邻算法（K-NN）

　　邻近算法，或者说K最近邻(kNN，k-NearestNeighbor)分类算法是数据挖掘分类技术中最简单的方法之一。所谓K最近邻，就是k个最近的邻居的意思，说的是每个样本都可以用它最接近的k个邻居来代表。

　　kNN算法的核心思想是如果一个样本在特征空间中的k个最相邻的样本中的大多数属于某一个类别，则该样本也属于这个类别，并具有这个类别上样本的特性。该方法在确定分类决策上只依据最邻近的一个或者几个样本的类别来决定待分样本所属的类别。 kNN方法在类别决策时，只与极少量的相邻样本有关。由于kNN方法主要靠周围有限的邻近的样本，而不是靠判别类域的方法来确定所属类别的，因此对于类域的交叉或重叠较多的待分样本集来说，kNN方法较其他方法更为适合。

　　KNN是通过测量不同特征值之间的距离进行分类。它的的思路是：如果一个样本在特征空间中的k个最相似(即特征空间中最邻近)的样本中的大多数属于某一个类别，则该样本也属于这个类别。K通常是不大于20的整数。KNN算法中，所选择的邻居都是已经正确分类的对象。该方法在定类决策上只依据最邻近的一个或者几个样本的类别来决定待分样本所属的类别。

　　下面通过一个简单的例子说明一下：如下图，绿色圆要被决定赋予哪个类，是红色三角形还是蓝色四方形？如果K=3，由于红色三角形所占比例为2/3，绿色圆将被赋予红色三角形那个类，如果K=5，由于蓝色四方形比例为3/5，因此绿色圆被赋予蓝色四方形类。

 

由此也说明了KNN算法的结果很大程度取决于K的选择

　　在KNN中，通过计算对象间距离来作为各个对象之间的非相似性指标，避免了对象之间的匹配问题，在这里距离一般使用欧氏距离或曼哈顿距离：

                      

同时，KNN通过依据k个对象中占优的类别进行决策，而不是单一的对象类别决策。这两点就是KNN算法的优势。

   接下来对KNN算法的思想总结一下：就是在训练集中数据和标签已知的情况下，输入测试数据，将测试数据的特征与训练集中对应的特征进行相互比较，找到训练集中与之最为相似的前K个数据，则该测试数据对应的类别就是K个数据中出现次数最多的那个分类，其算法的描述为：

1）计算测试数据与各个训练数据之间的距离；

2）按照距离的递增关系进行排序；

3）选取距离最小的K个点；

4）确定前K个点所在类别的出现频率；

5）返回前K个点中出现频率最高的类别作为测试数据的预测分类

缺点：

1）没有建立模型，测试样本和预测样本都要与所有的训练样本比较，当训练集合测试集数据规模很大时，计算量会很大；

2）K近邻并不能给出一个可以理解的模型，不生成模型。

注意：计算样本与样本之间的相似度（或者距离）。由于样本的类别是由K近邻中最经常出现的类别决定的，注意K 的取值问题。注意 k=1 的情况下并不能足以决定测试样本的类别，因为数据有噪声和异常值（outliers）。需要多一些的近邻集合来准确的决定类别。

 

 

参考博客：

　　http://blog.csdn.net/c406495762/article/details/75172850--------------------------Python3《机器学习实战》学习笔记（一）：k-近邻算法(史诗级干货长文)

　　https://www.cnblogs.com/ybjourney/p/4702562.html

　　《Web数据挖掘》（第二版）  Bing Liu 著 俞勇等译 -------------------------------（第三章 监督学习 3.9节 k-近邻学习）